Blog

Téma, ktorej sa budem venovať v tomto článku, nie je zatiaľ v našich geografických podmienkach výrazným problémom. Skúste si však predstaviť situáciu, že sa z nejakých príčin klíma na našom území zmení tak, že budeme mať horúce letá, v zime už nebude žiadny sneh, zrážky budú ojedinelé a ak predsa nastanú, budú to nárazové dažde. V takom prípade by sa bohatstvo našej malej krajiny – voda – mohla stať nedostatkovou surovinou.

Hladiny riek a jazier by klesli, niektoré by vyschli, čoho dôsledkom by bol aj pokles hladín podzemných vôd. Čo by nasledovalo?

Čo ak štát nariadi šetrenie vodou – nepoužívať vodu na polievanie, tečúcu vodu z kohútiku púšťať iba v určitých hodinách počas dňa...? A čo náš priemysel? Možno by sa to týkalo aj firmy, v ktorej pracujete.

Fabriky s nedostatkom vody sú u nás sci-fi, inde realitou

Ako môže továreň pracovať s minimálnym objemom vody? Zbytočná sci-fi predstava? V mnohých krajinách je to realita. Štáty Afriky, India, Mexiko či dokonca Kalifornia a mnoho iných bojuje s týmto problémom doslova každý deň.

Preto existujú takzvané bezodtokové továrne (Zero Liquid Discharge – ZLD), využívajúce procesy, ktoré zabezpečujú na konci priemyselných procesov nulový odtok. Jednoduchšie povedané – z továrne neodteká žiadna odpadová voda.

Tým, že legislatíva stále tlačí na dôslednejšie spracovanie znečistených vôd, je tento princíp stále viac a viac využívaný. Užitočným môže byť najmä na miestach, kde je voda nedostatkovou surovinou.

Bezodtoková továreň vo víziách spoločnosti Hydrotech

Naša spoločnosť Hydrotech spolupracovala s viacerými slovenskými aj zahraničnými zákazníkmi, ktorí sa venovali potravinárskej výrobe. Zaoberali sme sa spracovaním ich odpadových vôd a nemálo našich návrhov sa aj reálne uviedlo do praxe. Jedným z príkladov je podnik na výrobu bioetanolu.

*Poznámka: Bioetanol je etanol vyrobený technológiou alkoholového kvasenia z biomasy – obvykle z rastlín, ktoré obsahujú väčšie množstvo škrobu a sacharidov.

Ilustračná fotografia. Zdroj: Shutterstock

Pozrime sa, či by tento podnik „prežil“ pri extrémnom nedostatku vody.

1.

Na vstupe každého takéhoto podniku je dopestovaná rastlina (obilnina, ovocie, zelenina a podobne).

Ilustračná fotografia. Zdroj: Shutterstock

Keď prejde procesom kvasenia a destiláciou, vzniká etanol a odpad s vysokým obsahom vody a biologických látok. Spracovanie odpadového prúdu je nesmierne dôležité, zaujímavé a v nemálo prípadoch aj nákladné. Tento biologický zvyšok s rôznou zmesou látok sa v továrni vedie do odstredivky, kde sa oddelí tuhá časť od kvapalnej.

2.

Ďalším stupňom je odparka. Tu sa kvapalný odpad zahustí a spolu s tuhou zložkou z odstredivky sa vedie do sušiarne. Z nej vystupuje produkt, ktorý sa vďaka svojmu obsahu môže ďalej skrmovať dobytkom alebo používať ako hnojivo. V spomínanej odparke je využitím tepla získaného spálením zemného plynu väčšina vody a prchavých organických látok odvedená vo forme pár.

3.

Po ochladení získaný kondenzát s ešte pomerne vysokým obsahom organických látok mieri do anaeróbneho reaktora. Na tomto mieste, ktoré je vyhrievané na 37 °C, sú prítomné anaeróbne baktérie. Na život využívajú energiu získanú štiepením organických látok v odpadovej vode, a tým ju čistia. V prvej fáze sú organické látky štiepené na jednoduchšie zložky s kratšími reťazcami, ľahšie dostupné mikroorganizmom. Finálnu prácu zabezpečujú metanogénne baktérie, ktorých produktom je bioplyn zložený z oxidu uhličitého a energeticky bohatého a zaujímavého metánu.

Produkcia plynu je veľmi veľká, a tak sa plyn uskladňuje a postupne spaľuje v kotloch továrne, čím sa podieľa na tvorbe tepla a šetrí prevádzkové náklady spoločnosti. Hoci sa bavíme o jednotkách percent z celkového spotrebovaného množstva plynu, toto množstvo nie je zanedbateľné.

4.

Voda odtekajúca z biochemického reaktora nie je vhodná na vypúšťanie do rieky, a preto musí nasledovať ešte jeden stupeň čistenia opäť využívajúci baktérie, teraz však iného druhu a charakteru. Privádzaním vzduchu do zmesi odpadovej vody a baktérií sa vytvára prostredie na aktivitu týchto mikroorganizmov, ktorou odpadovú vodu vyčistia na hodnoty schválené miestnymi vodohospodárskymi úradmi ako vhodné na vypúšťanie do rieky.

A čo keby sa použitá voda z továrne nevypúšťala do rieky?

Ak by nastala hypotetická situácia, ktorú som spomínal v úvode, práve v tomto bode by prišiel priestor na využitie ZLD technológií. Tie by zabezpečili také parametre vody, aké by boli potrebné v začiatočnej fáze spomínaného výrobného procesu, a voda by sa dala opätovne využiť.

Skúsim veľmi stručne aplikovať ZLD procesy na náš konkrétny prípad.

• Z továrne vychádza dobre známy produkt – bioetanol a odpadové prúdy, ktorých súčasťou je aj prúd odpadových vôd. Ten by sa už vyššie spomínaným postupom mohol a nemusel predčistiť.

• Práve prvým stupňom ZLD procesov býva predčistenie, ktoré má zabezpečiť odstránenie väčších nečistôt. Ďalším krokom býva reverzná osmóza alebo iný membránový proces, ktorý separuje vyčistenú vodu, pretlačenú cez membránu s veľmi malými otvormi (nano/mikro metre), a zároveň izoluje skoncentrovanú vodu plnú znečisťujúcich látok (organické polyméry, soli, ióny a podobne).

• Tým, že sa oddelilo veľké množstvo čistej vody, je objem ďalej spracovávanej zmesi už výrazne menší. Týmto krokom sa zabezpečí intenzívne šetrenie energie v ďalšom stupni technológie – v odparke. Tá si vyžaduje nezanedbateľné množstvo zemného plynu, ktorý sa spáli a vzniknutým teplom sa zvyšok odpadovej vody rozdelí na kondenzát (čistú vodu) a skoncentrovaný zvyšok.

• Posledným krokom býva kryštalizácia, ktorá zabezpečí odstránenie solí a ostatných zvyškových látok. Tie sa odvodnia a následne sa môžu odviesť na skládku odpadov alebo do procesu opätovnej výroby (recyklácia surovín).

Ilustračná fotografia. Zdroj: Shutterstock

Benefit pre spoločnosť by spočíval minimálne v troch nasledujúcich bodoch:

1. Ak sa v továrni používa recyklovaná voda z procesu výroby, automaticky sa nemusí do továrne privádzať rovnaký objem vodovodnej vody, za ktorú sa, samozrejme, platí. Bežne sa v priemysle spotrebujú desiatky až stovky metrov kubických denne, ktoré takouto cestou dokážeme nahradiť.

2. Druhou výhodou sa stáva čiastočná nezávislosť spoločnosti, či už v dôsledku využívania vlastnej recyklovanej vody, alebo výrobou spomínaného bioplynu.

3. Treťou výhodou je zbavenie sa potreby sledovať a akýmkoľvek spôsobom sa zapodievať legislatívou, ktorá kontrolujuje vypúšťanie odpadových vôd do prírody. Zaoberanie sa pokutami za jej nedodržiavanie sa tak stáva bezpredmetným.

Význam a dôležitosť aj takýchto technológií potvrdzuje dopad na samotnú prírodu. Práve k nej sa ZLD systémy správajú ohľaduplne, keďže využívajú iba toľko materiálu a surovín, koľko potrebujú, respektíve aj menej, ako potrebujú.

Zároveň vďaka patrí tým odborníkom, ktorí zabezpečujú rozvoj aj na miestach sveta, kde ľudia nemajú toľko šťastia ako my, aspoň čo sa týka množstva a kvality vôd. Nechajme sa nimi inšpirovať a hľadajme riešenia v možno aj beznádejne vyzerajúcich situáciách.

Autor: Ing. Matúš Palguta, chemický technológ